航天企业机加车间MES工程化应用研究

结合制造执行系统(MES)在典型航天制造企业机加车间的工程化应用,分析了当前车间的管理现状及存在的问题,提出了面向航天制造企业的MES系统结构及主要功能模块,包括基础数据管理、作业计划管理、生产准备管理、作业执行管理、报警管理、关键重要设备远程监控及统计分析等,并阐述了MES工程化应用中的几项关键技术,通过MES在机加车间的实施,达到有效组织生产、充分利用现有设备能力、提高车间管理效率的目的。

序列任务下的重构方案组合优化技术研究

针对单元制造系统的长期稳定运行和提高可实施性的问题,提出了一种采用遗传算法的解决方案。在将企业长期计划分解成多个阶段序列任务的基础上,考虑零件加工工艺、设备加工能力、任务交货期等约束,以最低生产成本、最快完工时间、最佳生产线利用率等优化目标为指导,采用遗传算法对不同时间节点下的制造单元重构方案进行组合优化,实现了制造系统的快速合理重构,导出了设备集合和瓶颈解决方案。最后,通过实例验证了算法的有效性。

制造单元快速构建技术研究

针对制造单元的快速构建和提高可实施性的问题,提出了一种采用聚类分析与启发式算法相结合的解决方案.在零件存在多工艺路线、工序存在多可选设备的基础上,综合考虑加工时间、加工顺序、生产批量、设备能力、任务交货期等实际生产约束条件,以最短加工时间、最佳设备及单元平衡、最少跨单元加工等作为重构优化目标,重视生产瓶颈环节的识别和处理,采用设备单元构建、资源优化分配和单元负荷均衡的三阶段处理技术,实现了制造单元的快速构建,导出了零件族、设备集合以及瓶颈问题的解决方案,并通过实例验证了算法的有效性.

航天复杂薄壁零件加工工艺知识图谱构建及其应用

针对航天复杂薄壁零件加工工艺数据结构化程度低、难以重用等问题,将知识图谱引入工艺设计领域,提出了一种典型的复杂薄壁零件加工工艺知识图谱构建方法。首先,自顶向下定义工艺知识层次结构,利用本体建模构建了模式层;其次,利用知识抽取、知识融合及本体关系建立的方法自底向上构建了数据层,通过Neo4j图数据库完成了模式层与数据层的映射,并实现了工艺知识的可视化表征和快速检索;然后,在构建完成的工艺知识图谱基础上,结合零件属性和特征拓扑关系的相似度实现了工艺路线推荐;最后,搭建了复杂薄壁零件加工工艺知识图谱可视化系统,并以框段类零件为例展示了工艺知识检索与工艺路线推荐功能。研究结果表明:对基于知识图谱和相似度计算的工艺路线推荐模型进行了500次测试,有94.7%的推荐列表中存在与目标零件相符的工艺路线。这证明了该工艺知识图谱的构建方法是可行的,并且其对工艺设计工作起到辅助决策作用,可以有效提高工艺查询和设计的效率。

复杂薄壁零件典型特征智能编程技术应用研究

为提高复杂薄壁零件编程效率和质量,以及程序的标准化程度,研究了复杂薄壁零件基于典型特征的智能编程方法。基于模型进行特征识别,基于特征检索加工策略,自动推理加工方案并生成刀轨。最后,基于NX平台开发出基于该方法的智能编程系统并以某航天器复杂薄壁零件进行了测试验证。测试结果表明,该方法可实现复杂薄壁零件基于特征的智能数控程序编制,编程效率提升40%以上。

基于知识图谱的复杂薄壁零件机械加工工艺知识建模研究

智能工艺设计是数字孪生环境下工艺设计的核心,零件工艺知识建模是实现基于数字孪生的智能工艺设计的前提。为此,针对航空航天领域复杂薄壁零件机械加工工艺数据结构化程度低、难以重用的问题,提出了典型复杂薄壁零件机械加工工艺知识图谱的构建和质量评估方法。首先,对机械加工工艺知识组成和结构进行分析。其次,通过本体建模、知识抽取、知识储存等相关技术实现了工艺知识的可视化表征,并基于Neo4j图数据库实现机械加工工艺知识检索。最后,利用层次分析法对构建完成的知识图谱进行评估,并以框段类零件的机械加工工艺知识为验证对象,得到子图谱的综合准确度为92.28%。试验结果表明,基于知识图谱的工艺知识建模方法切实可行,有助于实现工艺知识的有效组织和重用,为数字孪生的智能工艺设计奠定基础。

基于多代理的单元调度技术研究

针对多阶段的序列任务,提出了基于多代理调度的制造单元模型,以加工成本为主要目标,兼顾任务拖期和设备负荷平衡影响,建立了制造单元调度问题的数学优化模型,以遗传算法作为组合优选的策略,追求整个单元任务的较优调度效果,详细地阐述了制造单元调度问题的解决过程,并以甘特图的方式给出了计算结果,表明了模型及算法的正确性和有效性。

C/SiC复合材料磨削的表面/亚表面损伤

采用树脂结合剂金刚石砂轮对二维正交编织结构C/SiC复合材料进行了平面磨削加工实验。通过对磨削加工表面形貌、磨削表面中碳纤维区域的粗糙度、磨削亚表面形貌的分析与测量,对C/SiC复合材料磨削表面/亚表面损伤进行了研究。结果表明:磨削表面中碳纤维损伤形式以阶梯状脆性断裂为主。对于编织方向平行于进给速度方向的纤维区域,脆性断裂尺寸、表面粗糙度受工艺参数影响较小;而对于编织方向垂直于进给速度方向的纤维区域,脆性断裂尺寸、表面粗糙度随进给速度增大无明显变化,但随磨削深度增大而明显增大。碳纤维区域亚表面损伤形式主要为阶梯状脆性断裂,而SiC区域亚表面损伤形式主要为脆性断裂及微裂纹,且损伤程度在实验参数范围内无明显差异。

ZrB_2基超高温陶瓷电火花线切割加工表面粗糙度对其力学性能的影响

采用电火花线切割工艺加工ZrB2基超高温陶瓷,分析了其微观组织变化,研究了不同表面粗糙度对材料抗弯强度和断裂韧性的影响规律,为陶瓷材料的工程化应用奠定了技术基础。

面向首件制造即定型的工艺仿真中心运行模式研究

面向航天装备制造领域首件制造即定型的发展需求,对目前机械加工、增材制造、焊接、热处理、装配等多个专业工艺仿真存在的仿真技术难点进行了解剖和分析,提出了“1+2+3+4+N”的工艺仿真中心总体建设方案,分别从工艺仿真中心组织架构、工艺仿真体系建设、仿真驱动的工艺设计流程和工艺仿真发展路线等四个方面探讨了工艺仿真技术在航天制造领域的应用和发展思路,形成了面向首件制造即定型的工艺仿真中心建设方法和运行模式,对推动企业工艺仿真技术水平的提升具有深刻的意义。

复杂曲面激光在机测量精度分析与路径优化研究

基于激光三角法测量原理,分析了激光在机测量精度的影响因素;采用共形映射算法转换复杂曲面三维模型到二维平面,并规划了激光在机测量路径;结合有向包围盒算法控制了传感器的扫描姿态,提高了测量精度与测量效率,实现了对激光在机测量路径的优化。开展了线激光在机测量复杂曲面实验,结果表明,与现有的测量策略相比,优化后的激光在机测量精度与效率明显提升。

借力KMMES打造信息化数控车间

MES发展之路还需要一个很长的过程进行探索与创新，我们将一步一个脚印，努力打造信息化数控车间，并将此经验向星航公司其他专业车间推广，为全面建设具有核心竞争力的航天装备企业奠定坚实的基础。

飞行器减速板装配容差分析及调控

针对某飞行器减速板结构件装配易出现零件干涉、间隙超差等问题,通过飞行器减速板结构分析明晰其多支路串并联耦合偏差传递路径,提出面向装配薄弱环节的装配精度分析目标,构建基于VisMockup的飞行器减速板装配容差仿真分析模型,揭示初始设计公差对装配精度分析目标的影响权重,最后,按权重对关键公差因素进行针对性的公差优化,对比优化前后装配成功率,验证优化分配策略有效性。结果表明:减速板B的特征公差对两分析目标影响都较大,优化后的分析目标超差率分别下降了36.25%和42.5%,提升了飞行器减速板装配成功率,为复杂装配体零件公差设计提供了理论依据和参考。